專利名稱：基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及遙感圖像的辨別和判讀技術(shù)，具體的是一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
遙感技術(shù)是現(xiàn)在采用的比較多的技術(shù)，除軍事用途外，還可廣泛用于國(guó)土資源調(diào)查、地質(zhì)勘探、農(nóng)業(yè)調(diào)查、沙漠治理、自然災(zāi)害評(píng)估、甚至可用于地下古物的發(fā)現(xiàn)與發(fā)掘。遙感技術(shù)的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生大量的信息，因此，對(duì)這些信息的辨別和判讀就非常重要，否則，對(duì)遙感技術(shù)的應(yīng)用就是一句空話。而利用圖像變化檢測(cè)技術(shù)處理遙感數(shù)據(jù)就是其中一項(xiàng)重要的技術(shù)。
利用圖像變化檢測(cè)技術(shù)處理遙感數(shù)據(jù)的光譜波段數(shù)的多少可以分為多波段多時(shí)相遙感圖像變化檢測(cè)和單波段多時(shí)相遙感圖像變化檢測(cè)。用于多波段多時(shí)相遙感圖像變化檢測(cè)的圖像變換技術(shù)包括主成分分析法(Principal Components Analysis, PCA), 典型相關(guān)分析法(multivariate alteration detection, MAD)、穗帽變換(Tasseled Cap Transformation, TCT,也稱為 Kanth-Thomas 變換)、Gram-Schmidt 變換、HSI 變換禾口 Chi-square變換等等。單波段多時(shí)相遙感圖像變化檢測(cè)則包括變換法、分類后比較法、算術(shù)運(yùn)算法、模型分析法、GIS方法、視覺(jué)分析法等等。目前，許多學(xué)者提出了將多種方法綜合起來(lái)應(yīng)用的方法，它主要是指將貝葉斯理論、高斯模型、馬爾科夫隨機(jī)場(chǎng)、小波方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法包括在內(nèi)的各種方法綜合起來(lái)應(yīng)用。
隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，多波段多時(shí)相遙感圖像因數(shù)據(jù)冗長(zhǎng)，其變化檢測(cè)技術(shù)與單波段多時(shí)相遙感圖像檢測(cè)技術(shù)相比更為復(fù)雜。盡管目前有許多復(fù)雜的綜合性變化檢測(cè)算法，但是，它們大多數(shù)在變化檢測(cè)算法上的實(shí)用性不足，效率不高。而實(shí)用性較好的分類后比較法、算術(shù)運(yùn)算法等方法對(duì)輸入圖像之間的輻射度差，對(duì)幾何上是否配準(zhǔn)、噪聲、光照等因素的影響比較敏感，因此，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理的要求比較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有遙感圖像變化檢測(cè)方法效率低、噪聲敏感的不足，提供一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，它可縮小圖像輻射度差、 減小噪聲、光照等因素的影響，提高遙感圖像變化檢測(cè)的效率和精度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法采取的技術(shù)方案為一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，其特征是，利用多波段多時(shí)相遙感圖像的分解匹配與曼哈頓距離的比較選取最優(yōu)波段和參考圖像，然后采用圖像差分法提取一次變化信息；再將提取的一次變化信息與遙感圖像的剩余不變區(qū)域進(jìn)行迭代直方圖匹配，找出最小的不變區(qū)域，從而得到最佳的變化檢測(cè)圖像。
一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，其特征是，包括以下的步驟(1)選取不同時(shí)相的兩幅多波段遙感圖像

圖1和圖2，所述的時(shí)相中應(yīng)包含目標(biāo)變化信息；(2)將所述的圖1和圖2分別分解為單一波段的遙感圖像，其中，圖1與圖2的相同波段用于匹配處理；(3)選取圖1和圖2的相同波段互為參考圖像進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果，計(jì)算匹配結(jié)果與參考圖像之間的曼哈頓距離；(4)找出所有曼哈頓距離中的最小值，得出最優(yōu)波段、參考圖像和待匹配圖；(5)用參考圖像與待匹配圖像進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果；(6)判斷參考圖像與待匹配圖像中處在不變區(qū)域位置的像素值，標(biāo)記變化區(qū)域的像素值，更新參考圖像和待匹配圖像并進(jìn)行迭代直方圖匹配，直到圖像中沒(méi)有新的變化區(qū)域，生成最終的變化檢測(cè)圖像。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的積極效果是(1)本發(fā)明的方法綜合利用了遙感圖像差分法和直方圖匹配法運(yùn)算靈活快速的優(yōu)勢(shì)， 采用迭代計(jì)算不變區(qū)域的方式找出了最優(yōu)的不變像素點(diǎn)位置信息，從而能確定圖像的變化區(qū)域，獲得變化檢測(cè)圖像。
(2)直方圖匹配的迭加計(jì)算有效地減小了輻射差異、光照、噪聲的影響，提高了目標(biāo)檢測(cè)的速度和精度，本發(fā)明的方法已在實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。
(3)本發(fā)明的方法適用于兩幅同一地區(qū)不同時(shí)相的具有輻射差異的多波段遙感圖像中地物變化信息的檢測(cè)，具有檢測(cè)面積大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、檢測(cè)精確等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下繼續(xù)解釋本發(fā)明基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法的具體實(shí)施方式
，但是需要指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，可分以下的步驟具體進(jìn)行(1)選取不同時(shí)相的兩幅多波段遙感圖像/jp/2，時(shí)相中包含目標(biāo)變化信息。
(2)設(shè)兩幅多波段遙感圖像中各包含L個(gè)波段，將多波段遙感圖像分別分解為單一波段遙感圖像Z1(I),4(2)，…,A(￡)和Z2 (1),4(2),…J2(I),其中，Z1(A)和/2沐)波段才目同，Arel,。
(3)選取Z1(A)為Z2(Ar)的參考圖像，對(duì)圖像Z3(A)進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果圖像；計(jì)算匹配結(jié)果圖像與參考圖像Z1⑷之間的曼哈頓距離約⑷，再選取 ■為AW的參考圖像，對(duì)圖像Z1W進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果圖像計(jì)算匹配結(jié)果圖像4㈨與參考圖像/2(.t)之間的曼哈頓距離,其中。
(4)找出所有曼哈頓距離巧㈦，約㈨，/: = 1，…中的最小值，假設(shè)最小曼哈頓距離為 Φ) , h e I-,L , r e 1,2 ,則得出最優(yōu)波段為b波段，參考圖像為!r(b),待匹配圖像為,苴中r‘=j。If Φ)Ur=T
(5)將4( 作為的參考圖像，對(duì)圖像冬( )進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果 Zrt ，求出謹(jǐn)和4⑷之間的差值圖像D，計(jì)算差值圖像D的像素均值/和標(biāo)準(zhǔn)差5， 選取閾值乃e0.5~3,計(jì)算所有滿足一<3·^的像素點(diǎn)組成差值圖像的不變區(qū)域，為差值圖像D中第f行第J列點(diǎn)的像素值。
(6)判斷是否存在滿足嚀汰力-rfgrT；的像素點(diǎn)，如果存在則保留參考圖像 IM和待匹配圖像中處在不變區(qū)域位置的像素值，將變化區(qū)域像素值標(biāo)記為255，更新參考圖像和待匹配圖像/,.( )并返回步驟(5)；如果不存在則將差值圖像不變區(qū)域位置的像素設(shè)置為0，其余區(qū)域像素值設(shè)置為255，生成最終的變化檢測(cè)圖像。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施步驟，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，其特征在于，利用多波段多時(shí)相遙感圖像的分解匹配與曼哈頓距離的比較選取最優(yōu)波段和參考圖像，然后采用圖像差分法提取一次變化信息；再將提取的一次變化信息與遙感圖像的剩余不變區(qū)域進(jìn)行迭代直方圖匹配，找出最小的不變區(qū)域，從而得到最佳的變化檢測(cè)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下的步驟(1)選取不同時(shí)相的兩幅多波段遙感圖像圖1和圖2，所述的時(shí)相中應(yīng)包含目標(biāo)變化信息；(2)將所述的圖1和圖2分別分解為單一波段的遙感圖像，其中，圖1與圖2的相同波段用于匹配處理；(3)選取圖1和圖2的相同波段互為參考圖像進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果，計(jì)算匹配結(jié)果與參考圖像之間的曼哈頓距離；(4)找出所有曼哈頓距離中的最小值，得出最優(yōu)波段、參考圖像和待匹配圖；(5)用參考圖像與待匹配圖像進(jìn)行直方圖匹配，得到匹配結(jié)果；(6)判斷參考圖像與待匹配圖像中處在不變區(qū)域位置的像素值，標(biāo)記變化區(qū)域的像素值，更新參考圖像和待匹配圖像并進(jìn)行迭代直方圖匹配，直到圖像中沒(méi)有新的變化區(qū)域，生成最終的變化檢測(cè)圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，是基于迭代不變區(qū)域直方圖匹配的遙感圖像變化檢測(cè)方法，它利用多波段多時(shí)相遙感圖像的分解匹配與曼哈頓距離的比較選取最優(yōu)波段和參考圖像，然后采用圖像差分法提取一次變化信息；再將提取的一次變化信息與遙感圖像的剩余不變區(qū)域進(jìn)行迭代直方圖匹配找出最小的不變區(qū)域，從而得到最佳的變化檢測(cè)圖像；其積極效果是利用遙感圖像差分法和直方圖匹配法的靈活快速運(yùn)算，采用迭代計(jì)算不變區(qū)域的方式找出最優(yōu)的不變像素點(diǎn)位置信息，從而確定圖像的變化區(qū)域，獲得變化檢測(cè)圖像；能減小輻射差異、光照、噪聲的影響；適用于同地區(qū)不同時(shí)相的具有輻射差異的多波段遙感圖像的檢測(cè)，具有檢測(cè)面積大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、檢測(cè)精確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102521827SQ20111037255
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張偉, 李皎潔 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院